受激拉曼散射设下的限制,直到光束「变色」才被看见
长传输光纤中的高峰值功率会把一部分光转换到更长波长,而下游光学件并非为此设计。
作者 LasersNews Desk··1 分钟阅读
一根在数米长度上传输高光强的传输光纤,是一种非线性介质,而不是一根被动的管子。在工业系统中后果最严重的非线性效应是受激拉曼散射:它通过与玻璃中分子振动的相互作用,把一部分光转换到更长的波长。
为什么重要
一旦转换开始,它就随功率与长度迅速增长。随之而来的有几件事。
被转换的光处于系统光学件可能无法处理的波长。准直器、保护镜与聚焦镜上的镀膜是针对设计波长优化的,该波段之外的光可能被吸收而非透过——从而加热光学元件。
工件处的功率下降,因为部分能量已不在加工波长上,或聚焦特性不同。
而且这种转换是不稳定的,于是工艺表现出的不一致性,看起来像是光源问题。
什么在控制它
光纤长度。 该效应沿光纤累积,因此传输越短越好。这限制了光源能离加工点多远,对单元布局有实际影响。
纤芯直径。 同等功率下更大的纤芯降低了光强,从而提高阈值。
峰值功率而非平均功率。 脉冲与调制运行可能在峰值上超过阈值,而平均值看起来并不高——当一个连续工艺被改成脉冲工艺时,人们常常在这里栽跟头。
光谱滤波。 用光纤布拉格光栅或滤波器抑制被转换的波段,阻止其累积。
实践中如何显现
症状包括:无法解释的光学件发热、工件处功率低于光源报告值,以及高功率下出现、降功率后消失的工艺波动。
由于光源自身报告的输出是正确的,诊断往往从错误的地方开始。测量工件处的功率、并测量光谱而不只是总功率,才是识别它的方法。
对系统集成商而言,实用规则是:传输光纤长度是一个带有真实上限的设计参数,而不是「机柜放哪儿方便就选多长」的便利选项。
本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。
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